二茂铁是对空气稳定的橙黄固体，在真空和加热时迅速升华。和其他对称且不含电荷的物质类似，二茂铁可溶于大多数有机溶剂，如苯，但不溶于水。二茂铁在100°C时显著升华。 

二茂铁可以开发出很多衍生产品，极化的二茂铁衍生物具有特殊的电化学及光学特性，利用二茂铁基团的可逆氧化还原特性，则有可能通过可逆的电化学来控制其衍生物的光化学特性，实现氧化还原开关效应，这类氧化还原开关材料在电致变色、光电记忆和光电通讯等领域具有较大的应用价值。 

由于二茂铁具有夹心型结构和芳香性的高度富电子体系，热稳定性好，有良好的反应活性，较易进行结构修饰，在大多数常见溶剂中可经受可逆的单电子氧化，具有易受环境影响的可逆氧化还原电对的特点，可用于合成氧化还原型大环化合物。